Noir de carbone pyrolysé (également connu sous le nom de récupéré noir carbone, rCB) est un produit solide obtenu par pyrolyse à haute température de pneus usagés, de caoutchouc usagé et d'autres déchets organiques dans des conditions sans oxygène ou limitées en oxygène.
- Source principale:Provient principalement du recyclage des pneus. Dans les usines de pyrolyse, les pneus usagés sont introduits dans un réacteur fermé, où la chaleur les décompose en fioul, gaz combustible, fil d'acier et pyrolyse. noir carbone.
Différence avec le noir de carbone conventionnel
Noir de carbone conventionnelProduit par combustion incomplète de pétrole ou de gaz naturel. Le procédé est contrôlé, ce qui permet d'obtenir une pureté, une structure et une chimie de surface uniformes.
Noir de carbone pyrolyséSa composition est plus complexe, contenant des impuretés inorganiques (zinc, soufre, silice, cendres) et des hydrocarbures résiduels provenant des additifs des pneus. Son activité de surface est faible, sa structure irrégulière et ses performances directes nettement inférieures à celles du noir de carbone conventionnel.
Ainsi, la modification est essentielle avant que le rCB puisse être réutilisé comme charge de renforcement dans le caoutchouc, les plastiques et d’autres applications à haute valeur ajoutée, garantissant ainsi une utilisation circulaire des ressources.
Principales caractéristiques de performance du rCB
- Inertie de surface:Manque de groupes fonctionnels actifs (–OH, –COOH), ce qui entraîne une mauvaise compatibilité et une faible liaison avec les matrices polymères.
- Teneur élevée en impuretés:Contient une quantité considérable de cendres (sels inorganiques, oxydes métalliques), de soufre et d'hydrocarbures résiduels, qui réduisent la pureté et les performances du produit.
- Structure agrégée irrégulière: Présente généralement un degré de structure inférieur (absorption DBP) que le noir de carbone conventionnel, ce qui conduit à un renforcement plus faible.
- Large Taille des particules Distribution:Bien que comparable en taille au noir de carbone N550–N990, la répartition est inégale.
Dans l’ensemble, le noir de carbone de pyrolyse non modifié présente de faibles performances : renforcement faible, faible dispersibilité et réduction des propriétés mécaniques du composite (résistance à la traction, résistance à la déchirure, résistance à l’usure).
Méthodes de modification conventionnelles et effets
Modification physique
- Broyage/Mise au point: En utilisant broyeurs à boulets, broyeurs à jet, etc. pour briser les gros agrégats. Améliore la dispersibilité, mais un broyage excessif peut endommager la structure des agrégats.
- PelletisationLa granulation par extrusion forme des particules uniformes, réduit la poussière et améliore la masse volumique apparente. Elle améliore la transformabilité, mais pas l'activité de surface.
Chimique Modification (le plus efficace et le plus utilisé)
- Oxydation de surfaceLe traitement par agents oxydants (acide nitrique, peroxyde d'hydrogène, ozone) ou l'oxydation thermique à l'air introduit des groupes fonctionnels oxygénés (–COOH, –OH, –C=O). Il améliore l'énergie de surface, l'hydrophilie et la liaison interfaciale avec les polymères polaires (par exemple, le nylon). Il s'agit de l'approche la plus courante et la plus rentable.
- Modification du greffageGreffage de polymères ou d'agents de couplage spécifiques (par exemple, silane KH-550, TESPT) sur des surfaces rCB pour optimiser la compatibilité avec certaines matrices. Améliore considérablement l'adhérence avec le caoutchouc silicone ou les composés de pneus.
- Surface Revêtement:Le revêtement avec des résines, des tensioactifs ou des polymères à faible poids moléculaire améliore la dispersibilité et la transformabilité, bien que les revêtements puissent se dégrader pendant le traitement.
Perspectives d'avenir
- Technologies vertes et à faible coût:Développement de procédés respectueux de l'environnement (ex : traitement plasma, bio-modification) tout en réduisant les coûts.
- Applications à haute valeur ajoutée:Modification profonde (par exemple, graphitisation) pour transformer le rCB en matériau de remplissage en caoutchouc en matériau fonctionnel (par exemple, électrodes de batterie, adsorbants).
- Normalisation et traitement intelligent:Établissement de normes de détection et d'évaluation rapides pour différentes sources de rCB, combinées à l'IA pour optimiser les paramètres de modification pour un traitement précis.
La modification est l'étape clé pour transformer le rCB de « déchet » en « ressource ». Grâce à une innovation continue, non seulement la pollution noire peut être réduite, mais les objectifs d'économie circulaire et de neutralité carbone peuvent également être atteints.
Poudre épique
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